沁水盆地南部煤巖儲(chǔ)層天然裂縫普遍發(fā)育,天然裂縫有效性是決定煤巖儲(chǔ)層滲流能力、影響煤層氣井能否高產(chǎn)的重要因素。綜合利用野外露頭、巖心和掃描電鏡等資料,在分析沁水盆地南部上古生界煤巖儲(chǔ)層天然裂縫類型和發(fā)育特征的基礎(chǔ)上,對(duì)裂縫有效性及其主控因素開展研究,并結(jié)合單井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料,探討了裂縫有效性對(duì)煤層氣開發(fā)的影響。結(jié)果表明:沁水盆地南部煤巖儲(chǔ)層主要發(fā)育割理和構(gòu)造裂縫,其中割理包括面割理和端割理,構(gòu)造裂縫包括剪切裂縫和張性裂縫。受多種地質(zhì)因素影響,不同類型裂縫的有效性存在明顯差異。割理形成于煤化作用階段,多被方解石和粘土礦物等全充填或半充填,整體上其裂縫有效性較差。構(gòu)造裂縫多未被礦物充填,其有效性主要受控于裂縫規(guī)模、傾角、儲(chǔ)層埋深及與現(xiàn)今地應(yīng)力最大主應(yīng)力方向夾角。構(gòu)造裂縫開度大、延伸較遠(yuǎn),裂縫有效性好;高角度構(gòu)造裂縫有效性好于斜交縫;受地應(yīng)力狀態(tài)變化影響,隨儲(chǔ)層埋深的增加,裂縫有效性依次表現(xiàn)為較差、較好、較差;NE-SW向裂縫有效性最好,其次為近EW向和近NS向裂縫,NW-SE向裂縫有效性最差。相比于割理,構(gòu)造裂縫在規(guī)模和裂縫有效性方面均好于前者,可作為煤層主要的滲流和產(chǎn)出通道,對(duì)煤層氣的開發(fā)具... 

【文章來源】：石油與天然氣地質(zhì). 2020,41(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

沁水盆地南部構(gòu)造特征(a)與位置簡(jiǎn)圖(b)

高產(chǎn)氣井、中產(chǎn)氣井和低產(chǎn)氣井的區(qū)別主要表現(xiàn)在構(gòu)造裂縫發(fā)育的差異性�？傮w上看,煤層氣產(chǎn)量隨構(gòu)造裂縫發(fā)育強(qiáng)度的增大而增加(圖8b)。煤巖儲(chǔ)層中構(gòu)造裂縫發(fā)育的情況下,儲(chǔ)層滲透能力強(qiáng),可以使井口附近煤層氣快速解吸。研究區(qū)煤巖儲(chǔ)層構(gòu)造裂縫以斜交裂縫為主,當(dāng)多組構(gòu)造裂縫相互連通形成較大范圍的裂縫網(wǎng)絡(luò)時(shí),構(gòu)造裂縫在煤巖儲(chǔ)層不同的煤級(jí)中延伸,加強(qiáng)了煤儲(chǔ)層整體連通性,可以促進(jìn)儲(chǔ)層壓降垂向、橫向的有效傳播。而構(gòu)造裂縫不發(fā)育時(shí),煤巖儲(chǔ)層滲流能力差,儲(chǔ)層中地層水滲流緩慢,排水降壓慢。只有近井地帶小范圍面積內(nèi)出現(xiàn)短期滲流,排采后雖可形成短時(shí)間的產(chǎn)氣高峰,但由于不能形成有效的壓力傳導(dǎo),煤層氣解吸速度衰減較快,造成煤層氣井在較短的產(chǎn)氣高峰過后產(chǎn)量明顯下降。同時(shí),受不同儲(chǔ)層埋深條件下現(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)差異對(duì)構(gòu)造裂縫開度的影響,研究區(qū)3號(hào)煤巖儲(chǔ)層埋深在600～800 m范圍內(nèi)的高產(chǎn)氣井比例明顯高于儲(chǔ)層埋深淺于600 m和深于800 m,這主要是由于此埋深條件下水平主應(yīng)力較小,構(gòu)造裂縫開度大、有效性較好,為煤層氣開發(fā)的有利埋深。此外,構(gòu)造裂縫規(guī)模對(duì)煤層氣的保存和產(chǎn)出具有較大影響。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,研究區(qū)高產(chǎn)水井多位于斷層附近(圖9),尤其是大型斷層(寺頭斷層、后城腰斷層)附近,高產(chǎn)水井分布比例較高。分析其原因認(rèn)為受大型斷層強(qiáng)烈構(gòu)造作用影響,其附近構(gòu)造裂縫規(guī)模較大,通常具有較大的開度和縱向延伸距離。儲(chǔ)層中發(fā)育較大規(guī)模的構(gòu)造裂縫,特別是當(dāng)裂縫切穿煤層上下邊界時(shí),一方面煤儲(chǔ)層中的煤層氣沿構(gòu)造裂縫大量散失,導(dǎo)致含氣量和儲(chǔ)層壓力的降低;另一方面構(gòu)造裂縫溝通煤層與上部含水層,使得煤儲(chǔ)層中的地層水獲得補(bǔ)充,儲(chǔ)層壓力難以下降,吸附態(tài)的煤層氣無法達(dá)到臨界解吸壓力,煤層氣井始終維持高日產(chǎn)水量,不利于煤層氣的有效產(chǎn)出。

此外,構(gòu)造裂縫規(guī)模對(duì)煤層氣的保存和產(chǎn)出具有較大影響。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,研究區(qū)高產(chǎn)水井多位于斷層附近(圖9),尤其是大型斷層(寺頭斷層、后城腰斷層)附近,高產(chǎn)水井分布比例較高。分析其原因認(rèn)為受大型斷層強(qiáng)烈構(gòu)造作用影響,其附近構(gòu)造裂縫規(guī)模較大,通常具有較大的開度和縱向延伸距離。儲(chǔ)層中發(fā)育較大規(guī)模的構(gòu)造裂縫,特別是當(dāng)裂縫切穿煤層上下邊界時(shí),一方面煤儲(chǔ)層中的煤層氣沿構(gòu)造裂縫大量散失,導(dǎo)致含氣量和儲(chǔ)層壓力的降低;另一方面構(gòu)造裂縫溝通煤層與上部含水層,使得煤儲(chǔ)層中的地層水獲得補(bǔ)充,儲(chǔ)層壓力難以下降,吸附態(tài)的煤層氣無法達(dá)到臨界解吸壓力,煤層氣井始終維持高日產(chǎn)水量,不利于煤層氣的有效產(chǎn)出。5 結(jié)論

【參考文獻(xiàn)】：
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